分析化学前沿领域

4、过程化学中的分析化学
• 化学学科应是由化学和化学工程两大部分构成。
• 化学工程中分析化学问题的研究是今后必须得到
加强的领域，尤其是石油化工工程的质控及在线
分析以及酶生产工程中的分析问题。
5、发展分析化学的 新原理、新技术和新方法
• 发展基于新原理的分析方法和相应的仪器，分子 自组装及其分子器件，仿生催化与纳米分子电子 器件，极端条件下的分析测试，分析仪器的小型 化、微型化和智能化，联机技术智能化，各种传 感器和超微电极的研究，新分离和富集方法的研 究，“数据融合”在分析化学中的应用，微流控 芯片、生物芯片，防生化武器的高效、小型测试 仪器，化工生产和过程化学中的在线分析等等.
一、分析化学的发展现状
近代分析化学：物质的定性和定量 现代分析化学： 创立和应用各种方法、仪 器和策略以获得在时间和空 间内有关物质的组成、结构、 形态等全面信息。
一、分析化学的发展现状
分析化学的研究应用范围 现代分析化学融合许多学科的新成果，形成了许 多当代非常活跃的研究应用领域：
– 无机分析、有机分析、生化分析、细胞分析
构多样性如何决定其功能的多 样性，真核细胞周期调控中的 蛋白质磷酸化作用等。
1、生命科学中的分析化学
• 需要解决的分析化学问题 3）单分子、单细胞分析以及 实时活体分析 4) 生命体系复杂过程中的分 析化学研究 5）重大疾病的预警与快速检 测 (SARS、甲型H1N1流感)
1、生命科学中的分析化学
2、环境科学中的分析化学
• 可持续发展是世界各国都极为关注的问题，针对环 境保护，绿色化学应运而生。 • 分析化学介入环境化学与绿色化学的核心问题，特 别要关注以下各项： – 环境分析化学 – 环境过程化学与分析化学 – 环境生化分析 – 绿色化学中分析测试问题 – 环境分析测试仪器等
2、环境科学中的分析化学
1、生命科学中的分析化学
对分析化学提出的要求： 1）灵敏、选择、无损探测； 2）活体--实时--动态跟踪, 单细胞、单分子分析；
3）新的生物活性分子的发现、分离、提纯和表征
技术；
4）微量和超微量生物活性物质的原位、实时、在
体和在线分析。
1、生命科学中的分析化学
• 需要解决的分析化学问题 1）后基因组学:
• 生命科学的发展, 提出的问题和挑战, 为分析化 学的发展提供了前所未有的机遇
基因检测研究带动了世纪整个生命科学的迅速发 展, 可以预计,在21世纪相当长的时期内, 基因 研究仍将继续推动生命科学研究向纵深发展, 基 因检测不仅对生物学研究至关重要, 而且对临床 医学、环境监控、法学鉴定等领域具有极其重要 的意义。
二、分析化学的发展趋势
• 绿色分析化学技术正成为热点 不用或少用有害化学试 剂，将环境污染减少到最低 限度。 直接检测技术—无需样 品预处理，如电化学方法、 光谱方法（光达/Lidar）等。
二、分析化学的发展趋势
分析化学的主要应用领域正在向生命科学、 材料科学和环境科学等领域转移
三、当今分析科学的前沿领域
– 临床分析、环境分析、药物分析、食品分析 – 材料分析、过程分析、质量控制 – 波谱分析、化学信息学、生物信息学 – 纳米分析化学、芯片分析化学
– 分析Leabharlann Baidu器研制 ……
二、分析化学的发展趋势
分析仪器的研制与开发
已经成为分析化学研究
的重要内容
二、分析化学的发展趋势
绿色分析化学技术正成为热点
不用或少用有害化学试 剂，将环境污染减少到最低 限度。 直接检测技术—无需样 品预处理，如电化学方法、 光谱方法（光达/Lidar）等。
1、生命科学中的分析化学
• 分析科学与解决生命科学的核心科学问题相结合,
建立各种分析化学平台、信息的加工与整合系统。
• 生命体系自身的各种复杂过程过程迫切需要超高灵
敏度、选择性、在线动态跟踪、单细胞实时分析、
单分子检测技术等有效的分析方法, 提供高通量的
生物信息和数据。
1、生命科学中的分析化学
2008年诺贝尔化学奖 (Roger Y. Tsien, Osamu Shimomura, Martin Chalfie)
21世纪化学的4大难题:
• 合成化学难题—化学反应理论 • 材料化学难题—结构和性能的定量关系 • 生命化学难题—生命现象的化学机制 • 纳米尺度难题
三、当今分析科学的前沿领域
• 化学既是传统自然科学中承上启下的中心科学， 也是与信息、生命、材料、环境、能源、地球、 空间和核科学等8大朝阳科学都有紧密联系、交叉、 渗透的中心科学。 • 21世纪的四大科学领域：生命科学、信息科学、 材料科学和环境科学，特别是生命科学与环境科 学的发展，向分析化学提出了更高、更严峻的挑 战。
• 基因诊断 • 基因治疗 • 基因药物开发等
1、生命科学中的分析化学
人类基因组计划（1990，2003）
— 基因测序
The $1,000 Genome in 24 hours!
1、生命科学中的分析化学
• 需要解决的分析化学问题
2）蛋白组学：
小分子与蛋白质、核酸等大分
子作用引起其构象的变化并影
响其功能，糖一蛋白化合物结
3、材料与信息科学中的分析化学
•多传感器信息融合技术
由信息科学与分析科学交叉而产生, 它源自军 事科学中的电子对抗, 可以从复杂的体系中识别和 检测特定的微弱信号, 目前在许多领域已得到应用。 如果能在生命科学中生物信息流（细胞内信号的传 导）的整合、检测研究中成功应用, 必将能获得高 通量的生物信息。
• 需要解决的分析化学问题 6）化学生物学及其相关问题： 药物作用靶点的识别；组 合化学药物合成的筛选； 高通量的药物分析化学 7) 中草药有效成分分析—指 纹图谱 8) 滥用药物的监控及分析 ……
THE SMALL-MOLECULE APPROACH TO BIOLOGY
1、生命科学中的分析化学
分析化学前沿领域
一、分析化学的发展现状
二、分析化学的发展趋势 三、当今分析科学的前沿领域
一、分析化学的发展现状
分析化学的发展 分析化学经历了三次重大变革。
分析 技术 经典 分析化学 近代 分析化学 现代 分析化学
20世纪70年代末 －现代
19世纪末－20世纪30年代 20世纪30年代－70年代 溶液化学分析 仪器分析/物理方法
3、材料与信息科学中的分析化学
• 材料科学：
–纳米材料的结构分析
–纳米材料的可控组装及表征
–纳米材料的谱学分析、界面表征 –纳米材料及其成像技术在分析检测中的应用 –纳米材料在生命科学研究中的应用
3、材料与信息科学中的分析化学
STM: 1981，Binnig & Rohrer (Nobel Prize, 1986)
5、发展分析化学的 新原理、新技术和新方法
微流控芯片
5、发展分析化学的 新原理、新技术和新方法
量子点
5、发展分析化学的 新原理、新技术和新方法
纳米孔 Nanopore